CN108131574A - 一种高效率led平行光照射线性光源 - Google Patents

一种高效率led平行光照射线性光源 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种高效率LED平行光照射线性光源，包括底座、抛物线形反射面、圆弧形反射面、水平反射面、LED点光源；水平反射面安装在底座上方，在水平反射面上设有阵列排布的LED点光源；抛物线形反射面置于LED点光源主光轴的左上侧，圆弧形反射面置于LED点光源主光轴的右上侧；抛物线形反射面的底部与底座顶部的左侧边缘相连，圆弧形反射面的左端面与抛物线形反射面的顶部相连；LED点光源位于抛物线形反射面的焦点线上，圆弧形反射面的圆心和抛物线形反射面的焦点共线；LED点光源的主光轴与水平反射面存在β夹角。本发明创造所述的一种高效率LED平行光照射线性光源简单高效，照明效果好实用性强，平行光照射强度更均匀。

Description

一种高效率LED平行光照射线性光源
技术领域
本发明创造属于线性光学设备技术领域，尤其是涉及一种高效率LED平行光照射线性光源。
背景技术
线性扫描相机在成像的时候需要LED线性光源进行辅助，一般的LED线性光源包括LED发光阵列和柱面透镜。由于要在线性光源的长度方向上照射均匀，且接近各向同性，所以LED的发光角度要大。在垂直于水平方向上由柱面透镜汇聚光线，减小照明光线在垂直方向的发散角度，从而增加光照强度，现有技术方案如图3所示。
现有技术方案依靠柱面透镜对光源进行汇聚，由于要满足入射光角度大而出射光角度小的要求，柱面透镜需要短焦距宽镜面，这样增加了制作难度，也提升了储存和运输的难度，而采用多级透镜则会牺牲部分光源能量，提升实施成本，同时采用透镜汇聚的光线会导致光强分布不均匀，导致成像效果较差。因此需要提出一种新型的LED线性光源来弥补现有技术的不足。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种高效率LED平行光照射线性光源，不使用透镜，实现大角度LED发光汇聚，并使得出射平行光在垂直方向上强度进一步均匀化。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种高效率LED平行光照射线性光源，包括：底座、抛物线形反射面、圆弧形反射面、水平反射面、LED点光源；所述水平反射面安装于底座上方，在水平反射面上设有阵列排布的LED点光源；所述抛物线形反射面置于LED点光源的左上侧，所述圆弧形反射面置于LED点光源的右上侧；所述抛物线形反射面的底部与所述底座顶部的左侧边缘相连，所述圆弧形反射面的左端面与抛物线形反射面的顶部相连；所述LED点光源的主光轴与水平反射面存在β夹角，所述β夹角能保证LED点光源的平射光线光强分布更均匀。
进一步的，所述抛物线形反射面和圆弧形反射面构成上下不对称的柱面反射面，LED点光源位于抛物线形反射面的焦点线上；现有技术中，LED点光源置于对称的抛物线反射面焦点线上，焦点线位于反射面的中心，这样会使LED灯座、铝基板及支撑架遮挡中心光束，导致光源利用不充分，本装置选用的抛物线形反射面仅截取一段抛物面，它的焦点线在反射面的下方，不产生光线遮挡。
进一步的，所述抛物线形反射面和圆弧形反射面构成左右不对称的柱面反射面，所述圆弧形反射面为小于四分之一圆弧长度的弧形反射面；所述圆弧形反射面汇聚LED点光源右上侧的光线到圆心线上，再由水平反射面反射到抛物线形反射面上，最终由抛物线反射面反射成平行出射光线，这种方法显著提升了光源的利用率，同时降低了平行光出射面的宽度。
进一步的，所述抛物线形反射面的焦点和圆弧形反射面的圆心共线。
进一步的，所述LED点光源的光强分布可由以下公式获得：
I(θ)＝dL/dθ＝2Rcosθ
式中R为定值，且R值随LED点光的型号而改变，θ为测量点偏离LED点光源主光轴的角度，θ的取值范围为(-90°，90°)；
当主光轴以β夹角安装时光强分布为：
I(θ-β)＝dL/d(θ-β)＝2Rcos(θ-β)
转化为垂直y方向的光强分布为：
I(y)＝dL/dy＝【dL/d(θ-β)】×【d(θ-β)/dy】
＝2Rcos(θ-β)×【d(θ-β)/dy】
带入抛物线形反射面公式：
ρ＝ρcosθ+2b；y＝ρsinθ
可得：
I(y)＝Rbcos(θ-β)/【１-cos(θ-β)】
式中b为抛物线的截距常数；
根据上述所有公式可得到当存在β夹角时垂直范围内的最大光强差：
E(β)＝MaxI(y)-MinI(y)
当E(β)取最小值时，光强分布最均匀，所述β夹角取值范围为(0°，90°)，通过泛函分析可以得到β夹角的值。
进一步的，所述水平反射面的安装高度取决于截距常数b的值。
进一步的，所述抛物线形反射面、圆弧形反射面和水平反射面均由铝合金材料挤压一体成型，再经过镜面抛光、镀铬形成反射面。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种高效率LED平行光照射线性光源具有以下优势：
本发明所述的一种高效率LED平行光照射线性光源与现有技术相比，简单、高效、成本低，且照明效果好，具有更高的实用性；本发明降低了平行光出射面的宽度，增加了光线强度；本发明通过特殊安装角度的LED，实现照明平行光束亮度的均匀化分布；本发明采用非对称柱面反射面，提高了LED点光源的光线利用率。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的三维示意图；
图2为本发明创造的剖切示意图；
图3为现有技术示意图；
图4为LED点光源光强分布示意图。
附图标记说明：
1-底座；2-水平反射面；3-LED点光源；4-抛物线形反射面；5-圆弧形反射面。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1和图2所示，一种高效率LED平行光照射线性光源，包括：底座1、抛物线形反射面4、圆弧形反射面5、水平反射面2、LED点光源3；水平反射面2安装于底座1上方，水平反射面2的安装高度取决于截距常数b的值，在水平反射面2上设有阵列排布的LED点光源3；抛物线形反射面4置于LED点光源3的左上侧，圆弧形反射面5置于LED点光源3的右上侧，抛物线形反射面4的焦点和圆弧形反射面5的圆心共线。抛物线形反射面4和圆弧形反射面5构成上下不对称的柱面反射面，LED点光源3位于抛物线形反射面4的焦点线上；现有技术中，LED点光源3置于对称的抛物线反射面焦点线上，焦点线位于反射面的中心，这样会使LED灯座、铝基板及支撑架遮挡中心光束，导致光源利用不充分，本装置选用的抛物线形反射面4仅截取一段抛物面，它的焦点线在反射面的下方，不产生光线遮挡；抛物线形反射面4和圆弧形反射面5构成左右不对称的柱面反射面，圆弧形反射面5为小于四分之一圆弧长度的弧形反射面；圆弧形反射面5汇聚LED点光源3右上侧的光线到圆心线上，再由水平反射面2反射到抛物线形反射面4上，最终由抛物线形反射面4反射成平行出射光线，这种方法显著提升了光源的利用率，同时降低了平行光出射面的宽度；抛物线形反射面4的底部与底座1顶部的左侧边缘相连，圆弧形反射面5的左端面与抛物线形反射面4的顶部相连；LED点光源3的主光轴与水平反射面2存在β夹角，β夹角能保证LED点光源3的平射光线光强分布更均匀。抛物线形反射面4、圆弧形反射面5和水平反射面2均由铝合金材料挤压一体成型，再经过镜面抛光、镀铬形成反射面。
结合图4的光强分布图，可知：LED点光源3的光强分布可由以下公式获得：
I(θ)＝dL/dθ＝2Rcosθ
式中R为定值，且R值随LED点光源3的型号而改变，θ为测量点偏离LED点光源3主光轴的角度，θ的取值范围为(-90°，90°)；
当主光轴以β夹角安装时光强分布为：
I(θ-β)＝dL/d(θ-β)＝2Rcos(θ-β)
转化为垂直y方向的光强分布为：
I(y)＝dL/dy＝【dL/d(θ-β)】×【d(θ-β)/dy】
＝2Rcos(θ-β)×【d(θ-β)/dy】
带入抛物线形反射面4公式：
ρ＝ρcosθ+2b；y＝ρsinθ
可得：
I(y)＝Rbcos(θ-β)/【１-cos(θ-β)】
式中b为抛物线的截距常数；
根据上述所有公式可得到当存在β夹角时垂直范围内的最大光强差：
E(β)＝MaxI(y)-MinI(y)
当E(β)取最小值时，光强分布最均匀，β夹角取值范围为(0°，90°)，通过泛函分析可以得到β夹角的值，β的取值精度越大，出射光的均匀度越高。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：包括底座(1)、抛物线形反射面(4)、圆弧形反射面(5)、水平反射面(2)、LED点光源(3)；所述水平反射面(2)安装于底座(1)上方，在水平反射面(2)上设有阵列排布的LED点光源(3)；所述抛物线形反射面(4)置于LED点光源(3)的左上侧，所述圆弧形反射面(5)置于LED点光源(3)的右上侧；所述抛物线形反射面(4)的底部与所述底座(1)顶部的左侧边缘相连，所述圆弧形反射面(5)的左端面与抛物线形反射面(4)的顶部相连；所述LED点光源(3)的主光轴与水平反射面(2)呈β夹角。
2.根据权利要求1所述的一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：所述抛物线形反射面(4)和圆弧形反射面(5)构成上下不对称的柱面反射面，LED点光源(3)位于抛物线形反射面(4)的焦点线上。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：所述抛物线形反射面(4)和圆弧形反射面(5)构成左右不对称的柱面反射面，所述圆弧形反射面(5)为小于四分之一圆弧长度的弧形反射面。
4.根据权利要求1所述的一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：所述抛物线形反射面(4)的焦点和圆弧形反射面(5)的圆心共线。
5.根据权利要求1所述的一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：所述LED点光源(3)的光强分布可由以下公式获得：
I(θ)＝dL/dθ＝2Rcosθ
式中R为定值，且R值随LED点光源(3)的型号而改变，θ为测量点偏离LED点光源(3)主光轴的角度，θ的取值范围为(-90°,90°)；
当主光轴以β夹角安装时光强分布为：
I(θ-β)＝dL/d(θ-β)＝2Rcos(θ-β)
转化为垂直y方向的光强分布为：
I(y)＝dL/dy＝【dL/d(θ-β)】×【d(θ-β)/dy】
＝2Rcos(θ-β)×【d(θ-β)/dy】
带入抛物线形反射面(4)公式：
ρ＝ρcosθ+2b；y＝ρsinθ
可得：
I(y)＝Rbcos(θ-β)/【1-cos(θ-β)】
式中b为抛物线的截距常数；
根据上述所有公式可得到当存在β夹角时垂直范围内的最大光强差：
E(β)＝MaxI(y)-MinI(y)
当E(β)取最小值时，光强分布最均匀，所述β夹角取值范围为(0°，90°)，通过泛函分析可以得到β夹角的值。
6.根据权利要求5所述的一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：所述水平反射面(2)的安装高度取决于截距常数b的值。
7.根据权利要求1所述的一种高效率LED平行光照射线性光源，其特征在于：所述抛物线形反射面(4)、圆弧形反射面(5)和水平反射面(2)均由铝合金材料挤压一体成型，再经过镜面抛光、镀铬形成反射面。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234341A (zh) * 2021-11-16 2022-03-25 佛山柯维光电股份有限公司 一种厕所消毒除味装置及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547201A (ja) * 1991-08-20 1993-02-26 Fujitsu General Ltd 投写照明装置
JPH08262437A (ja) * 1995-03-22 1996-10-11 Mitsubishi Electric Corp 照明装置
JP2004342506A (ja) * 2003-05-16 2004-12-02 Matsushita Electric Works Ltd 反射板及び照明器具
CN1773325A (zh) * 2004-11-12 2006-05-17 菱光科技股份有限公司 图像扫描组件的集光装置
JP2009205900A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Central R&D Labs Inc 光照射装置
CN102386304A (zh) * 2010-09-01 2012-03-21 侯虞城 Led反射聚光部件
CN102853330A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 夏普株式会社 照明装置和车辆用前照灯
CN103471036A (zh) * 2013-09-10 2013-12-25 复旦大学 一种理论无损光效的led光全反射准直***
CN208138888U (zh) * 2018-02-09 2018-11-23 天津海达奥普光电技术股份有限公司 一种高效率led平行光照射线性光源

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547201A (ja) * 1991-08-20 1993-02-26 Fujitsu General Ltd 投写照明装置
JPH08262437A (ja) * 1995-03-22 1996-10-11 Mitsubishi Electric Corp 照明装置
JP2004342506A (ja) * 2003-05-16 2004-12-02 Matsushita Electric Works Ltd 反射板及び照明器具
CN1773325A (zh) * 2004-11-12 2006-05-17 菱光科技股份有限公司 图像扫描组件的集光装置
JP2009205900A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Toyota Central R&D Labs Inc 光照射装置
CN102386304A (zh) * 2010-09-01 2012-03-21 侯虞城 Led反射聚光部件
CN102853330A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 夏普株式会社 照明装置和车辆用前照灯
CN103471036A (zh) * 2013-09-10 2013-12-25 复旦大学 一种理论无损光效的led光全反射准直***
CN208138888U (zh) * 2018-02-09 2018-11-23 天津海达奥普光电技术股份有限公司 一种高效率led平行光照射线性光源

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱建清等: "电磁波工程", vol. 2000, 31 August 2000, 国防科技大学出版社, pages: 283 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234341A (zh) * 2021-11-16 2022-03-25 佛山柯维光电股份有限公司 一种厕所消毒除味装置及其制备方法

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